Введение к работе
Актуальность работы.
Развитие химии пространственно-затрудненных фенолов (ПЗФ) направлено на разработку новых способов их синтеза, изучение химических свойств и механизмов реакций, поиск новых веществ с полезными прикладными свойствами.
4-Метил-2,6-ди-трет-бутилфенол (Ионол, Агидол-1) и его производные являются важными термо- и светостабилизаторами органических материалов (полимеров, нефтепродуктов, пищевых и косметических продуктов) и эффективными лекарственными препаратами.
Исследования способов синтеза и свойств соединений класса ПЗФ, модифицированных сера-, азот-, фосфорсодержащими функциональными группами – антиоксидантов с бифункциональным механизмом антиокислительного действия являются актуальной задачей органической химии и ведутся во многих отечественных и зарубежных научных центрах.
Значительное внимание уделяется изучению производных ПЗФ, содержащих в структуре молекулы одновременно атомы азота и фосфора, а также, два атома фосфора.
Исследования, проведенные на кафедре органической химии КНИТУ, позволили обнаружить ряд реакций моно- и полиорганогалогенидов с некоторыми апротонными неионогенными нуклеофилами, приводящих к продуктам обмена или дегидрогалогенирования. Включение 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензилиден-хлорида (гем-дихлорида) и 4-хлорметилен-2,6-ди-трет-бутилциклогексадиен-2,5-она (хлорметиленхинона) в круг этих исследований, является актуальным в связи со специфичностью химической структуры этих соединений и с тем, что их синтетический потенциал далеко еще не исчерпан.
Цель работы – разработка новых методов синтеза N-, P- и P,N- содержащих органических соединений с фрагментом ПЗФ и изучение свойств полученных соединений.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
– изучение реакций гем-дихлорида с N- и P-нуклеофилами: аминалями формальдегида, алифатическими двупервичными аминами, диазометаном, диметил(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензил)амином, эфирами кислот P(III). Синтез на основе этих реакций 4-(диалкиламино)метиленхинонов, диамино-дифосфорсодержащих ПЗФ, ПЗФ с дифосфонатными и фосфонато-фосфиноксидными группами. Синтез водорастворимых эфирогидразиниевых солей дифосфоновых кислот, содержащих фрагменты ПЗФ.
– исследование взаимодействия гем-дихлорида с вторичными хлорфосфинами в различных соотношениях, синтез аддуктов состава 1:2 и 1:1 и трансформация их в разнообразные третичные фосфиноксиды с фрагментом ПЗФ.
– изучение реакции 4-хлорметиленхинона с эфирами кислот P(III): установление строения продуктов взаимодействия и описание полной схемы их образования.
– выявление биологической активности и антиоксидантных свойств некоторых синтезированных соединений.
Научная и практическая значимость работы.
Научная значимость работы заключается в разработке стратегии синтеза полифункциональных ПЗФ на основе реакций легкодоступных гем-дихлорида и 4-хлорметиленхинона с разнообразными N- и P- нуклеофилами.
Практическая значимость работы состоит в разработке новых доступных методов синтеза P- , 2P-, N- , 2N- , P,N- , 2P,2N- содержащих ПЗФ. Среди синтезированных соединений обнаружены вещества, обладающие психотропной и антиоксидантной активностью.
Научная новизна полученных результатов.
При выполнении данной работы получены научные результаты, отличающиеся существенной новизной.
Впервые установлено, что в реакции 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензилиденхлорида с такими N-нуклеофилами как аминали формальдегида, алифатические двупервичные амины, диазометан, диметил(4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензил)амин, на первой стадии происходит превращение гем-дихлорида в 4-хлорметиленхинон. Реакции последнего с вышеуказанными N-нуклеофилами приводят к 4-(диалкиламино)метиленхинонам, диазометинам 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилбензолкарбальдегида или к 4-(диалкиламино)метилен-хинону и 3,5,3',5'-тетра-трет-бутилстильбенхинону.
Взаимодействием диазометинов с диэтилфосфористой кислотой в мягких условиях впервые в индивидуальном виде получены диаминодифосфонаты с двумя фрагментами ПЗФ, которые под действием диэтилфосфита и эфиров кислот P(III) трансформированы в дифосфонаты и фосфонато-фосфиноксиды.
Впервые найдено, что в реакции гем-дихлорида с полными эфирами кислот P(III) независимо от молярного соотношения реагентов, единственными продуктами реакции являются дифосфиноксиды или дифосфонаты. Гидразинолизом последних синтезированы водорастворимые эфирогидразиниевые соли соответствующих кислот.
Впервые показано, что гем-дихлорид со вторичными хлорфосфинами образует аддукты соотношения 1:2 и 1:1. Аддукты превращены в третичные фосфиноксиды, содержащие фрагмент ПЗФ.
Исследованием реакций 4-хлорметиленхинона с эфирами кислот P(III) впервые установлено, что основными продуктами взаимодействия являются фосфорилированный илид, стильбенхинон, а минорным – дифосфорилированный ПЗФ. Предложены полные схемы образования продуктов реакций.
Показано, что фосфорилированные илиды проявляют высокие основные свойства: дегидрохлорируют гем-дихлорид и 2Н-перхлорпропан, превращая их в 4-хлорметиленхинон и перхлорпропилен.
Среди синтезированных соединений обнаружены вещества, обладающие антиоксидантной и психотропной активностью.
Личный вклад автора заключается в анализе литературных данных по теме диссертации, выполнении экспериментальной работы, обсуждении и интерпретации полученных результатов и представлении их к публикации.
Апробация работы.
Результаты работы докладывались на XIII Всероссийской студенческой научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2003), Международной научно-практической конференции ”Научный потенциал мира» (Белгород, 2004), XIV-th and XV-th International Conference on Chemistry of Phosphorus Compounds (Kazan - 2005, St.-Petersburg - 2008), XVI Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (г. Екатеринбург, 2006г), Международной научн. конференции «Химия, хим. технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006г), International Symposium on Advanced Sciens in Organic Chemistry (Sudak, 2006), XVIII и XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007, Волгоград, 2011), XIII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений – V Кирпичниковские чтения» (Казань, 2009), Республиканской школе студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» (Казань, 2006, 2008, 2010, 2012г), XXI Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2011), Научно-технической конференции молодых ученых "Наукоемкие химические технологии" (МИТХТ им. М.В. Ломоносова 2011), Всероссийской молодежной конференции: «Инновации в химии достижения и перспективы» (Казань, 2011), Молодежной конференции «Международный год химии» (Казань, 2011), Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодежь. Наука. Будущее: технологии и проекты» (Казань, 2011), ежегодных научных сессиях КГТУ-КНИТУ (Казань,2005-2012), VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев-2012» (С.-Петербург, 2012)
Публикации.
Основные результаты работы изложены в 9 статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, и тезисах 20 докладов на конференциях различного уровня (региональных, всероссийских, международных).
Объем и структура работы.
Диссертационная работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 4 таблицы, 4 рисунка, список литературы из 175 ссылок. Работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.х.н. профессору Мукаттису Бариевичу Газизову, к.х.н., доценту Исмагилову Равилю Кутдусовичу за неоценимую поддержку при выполнении данной работы. Автор благодарит заведующего лабораторией кафедры физики КНИТУ Зямила Шаукатовича Идиятуллина за снятие спектров ЯМР 1Н реакционных смесей и синтезированных соединений, а также сотрудников ИОФХ им. А.Е.Арбузова, к.х.н. Мусина Рашида Загитовича за проведение масс-спектрометрических исследований, КГМУ – д.м.н. Семину Ирину Ивановну за проведение исследований соединений на биологическую активность, сотрудников кафедры технологии синтетического каучука КНИТУ за проведение исследований соединений на антиоксидантную активность. Автор признателен всем принимавшим участие в настоящем исследовании за плодотворное сотрудничество.
Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (госконтракт № П-1108).
![2-(N-фталоил)-N, N, N', N'-тетраметилвинамидиния перхлорат и бис-[1-гидрокси-(4,6-ди-трет-бутил-фенил)]амин как синтоны для получения гетероциклических соединений](/i/i/4486/48519.png "2-(N-фталоил)-N, N, N', N'-тетраметилвинамидиния перхлорат и бис-[1-гидрокси-(4,6-ди-трет-бутил-фенил)]амин как синтоны для получения гетероциклических соединений Валиуллин Василь Акрамович")
![2,3-дитиоло[5,4-С]хинолин-1-тионы в реакциях циклоприсоединения](/i/i/4246/329363.png "2,3-дитиоло[5,4-С]хинолин-1-тионы в реакциях циклоприсоединения Медведева Светлана Михайловна")